紫铜板搅拌摩擦焊接温度场有限元分析

FSW传热过程直接决定工件所经历的热循环,进而影响焊接接头的微观组织和力学性能。同时温度场的分析对于预测接头残余应力和变形,以及焊缝区硬度都具有重要意义。本文在工艺研究基础上,分析了FSW的产热过程;根据搅拌头形状与尺寸,建立了FSW三维传热有限元模型。使用Ansys有限元分析软件,结合有限几个测量点温度变化的实验数据,对6 mm厚度紫铜板FSW焊接过程的温度场进行了有限元分析和计算,获得了该焊接过程的温度场分布与变化规律。计算过程中考虑了工件下表面与支撑板接触热传导对温度场的影响,以及温度对紫铜材料热传导系数的影响,有限元计算结果与实验测量结果接近。     

电流对不锈钢/铜的载流摩擦耦合温度场影响

利用ANSYS有限元分析软件对钢铝复合式第三轨(不锈钢)/受电靴(铜)的耦合温度场进行模拟分析,研究了模型在不同的电流( 150-600)A条件下的载流摩擦耦合最高温度变化.结果表明:当相对滑动速度为120km/h和法向压力为150N时,耦合最高温度随电流的增大基本保持不变;当相对滑动速度为120km/h和法向压力为120N时,耦合最高温度随电流的增大先保持不变后升高;其它情况下耦合最高温度随电流的增大而升高.     

TC4钛合金搅拌摩擦焊温度场的数值模拟

根据摩擦做功原理,建立了搅拌摩擦焊接过程热输入数值模型,并利用有限元分析软件ANSYS,采用移动热源分步加载的方法,模拟出厚度为4mm的TC4钦合金板对接过程中的瞬态温度场分布和各特征点的温度变化曲线.结果表明:TC4钦合金在焊接过程中整体温度场分布呈前面小后面大的椭圆形;达到准稳态时,温度峰值低于其熔点.     

湿式离合器加压方式对其热结构耦合温度场影响

结合湿式多片离合器实际结构和工作条件,运用Abaqus软件建立湿式离合器有限元分析模型,采用热结构直接耦合法对湿式离合器工作过程中摩擦副的温度场进行分析,研究了湿式离合器活塞的不同加压方式对摩擦副温度场的影响规律。研究结果表明,加压方式对对偶钢片的温度场具有重要影响,尤其是,对直接受活塞作用的对偶钢片影响最为明显;局部加压方式下各时刻最高温度均大于均匀加压方式下各时刻最高温度,且局部加压方式最高温度出现时刻较早;局部加压方式下对偶钢片表面高温带宽更窄,径向温度梯度更大。     

车身搅拌摩擦焊温度场仿真分析及实验验证

根据滑动摩擦机制推导了热源模型,通过ansys分析了车身铝合金搅拌摩擦焊接头温度场,仿真结果表明:在焊接起始阶段(0-10)s升温明显,温度快速达到567℃;随后温度稳定在541℃至566℃,进入平衡阶段(15-30)s;最后焊接过程结束35s,温度峰值较之前的稳定阶段有所增加,达到599℃.根据仿真所采用的工艺参数进行了焊接试验,并与现场的目标点温度测试结果进行了对比,仿真结果与实验结果吻合较好.研究结果表明:本热源模型能够较准确的模拟焊接温度场,揭示焊接过程的温度变化规律.     

6061铝合金盒体的搅拌摩擦封装温度场研究

为明确航空电子元件盒搅拌摩擦封装过程中的温度场分布,建立了相应的温度数值模型,并在此基础上研究了不同加工参数下温度场的变化规律。结果表明:盒体上整体温度存在累积效果,焊缝峰值温度随时间增加;搅拌摩擦封装热影响区和作用范围远小于激光焊接,峰值温度更低;相比搅拌摩擦平板对接,盒体封装热源不对称性更加明显、侧壁前进侧温度更高、变化梯度更小。     

液压滑阀阀芯温度场的流-固-热耦合研究

针对液压滑阀在中高压系统的使用过程中,黏性热效应使得油流温升显著,阀芯受热膨胀而出现磨损甚至卡紧,导致液压滑阀失效的现象,建立了液压滑阀的计算流体力学三维模型,从不同开口度、不同槽口深度和宽度三方面进行流场和温度场的耦合分析,得到液压滑阀的最高流速和最高温度大小和区域的分布情况,以及阀芯和阀套的径向变形量,为液压滑阀卡紧机理分析提供了强有力的支撑和参考。     

瞬时液相扩散焊焊接温度场有限元模拟

在瞬时液相扩散焊焊接过程中,加热温度对焊接效果有决定性的影响。通过对增强热塑料管接头进行合理假设,在ANSYS系统中建立了三维有限元分析模型,利用ANSYS提供的热电耦合分析和瞬态温度场分析程序,对管接头焊接加热时间和瞬态温度场进行了有限元模拟,其分析结果可以为热应力分析、焊接强度分析、优化设计和实验提供一定的理论依据。     

小方坯连铸电磁搅拌流场和温度场三维耦合数值分析

应用磁流体力学MHD(Magnetohydrodynamics)的基本原理,建立了钢水在洛仑兹力作用下流场和温度场三维耦合分析数学模型.依据错列网格法SIMPLE(Semi-implicit method for pressure linked     

预热时间对搅拌摩擦焊接的影响

基于固体力学的有限元方法建立搅拌摩擦焊接过程的热力耦合分析模型,并以此为基础,研究预热时间对搅拌摩擦焊接过程的影响,与试验测量的温度和试验观测到的材料流动现象的对比证明了该模型的有效性和正确性.数值模拟结果显示预热时间需要控制在1.000～3.281 s之间,在采用压紧力控制搅拌头轴向自由度的情况下,预热时间过短会导致孔洞缺陷的形成,而预热时间过长会导致飞边现象变得非常严重.搅拌摩擦焊接所需的有效功率不会随预热时间的变化发生明显改变.随着预热时间的延长,搅拌摩擦焊接中的最高温度略有增加,同时,焊接材料温度的升高使材料的流动应力下降,导致随搅拌头一起流动的物质点略有增加,说明搅拌头的搅拌效应随着预热时间的延长而变得明显.     

小方坯连铸电磁搅拌流场和温度场三维耦合数值分析

应用磁流体力学MHD（Magneto hydro dynamics）的基本原理,建立了钢水在洛仑兹力作用下流场和温度场三维耦合分析数学模型。依据错列网格法SIMPLE（Semi-implicit method for pressure linked equation）和有限控制容积法,开发了相应的分析软件。就小方坯电磁搅拌洛仑兹力的分布规律、搅拌范围、拉坯速度以及浇注温度对流场和温度场的影响进行分析。     

铝合金搅拌摩擦焊接工艺参数对焊接温度的影响

搅拌摩擦焊是一种新型的、绿色环保、高效的固相焊接技术,其过程涉及由轴肩和搅拌针构成的无损耗搅拌工具。焊接过程中,高速旋转的搅拌工具插入到工件表面直至轴肩与工件接触,并沿焊缝向前行进,利用搅拌工具与工件产生的摩擦热使待焊材料塑化,并在搅拌工具的带动下产生流动与混合从而实现焊接。详细分析了搅拌摩擦焊接的微观组织结构,搅拌工具以及主要工艺参数对焊接的影响并通过试验研究了主轴转速、焊接速度以及轴肩下压量对焊接温度的影响。试验研究表明,主轴转速和焊接速度对焊接温度的影响较大,下压量对焊接温度的影响不大。     

搅拌摩擦焊多平面搅拌头对材料流动行为的影响

与传统熔化焊相比,搅拌摩擦焊(Frictionstirwelding, FSW)因温度梯度较小,可以减少焊接裂纹和残余变形,是一种极具前途的铝合金固相焊接方法。相同焊接工艺参数下,搅拌头是影响焊接热输入和材料流动的主要因素之一,决定焊缝的组织与性能。基于固体力学有限元法和A7N01铝合金材料本构方程,建立基于Deform软件搅拌摩擦焊刚黏塑性仿真模型,并通过焊接试验的测温曲线和试验缺陷完成了模型验证,对比分析了圆台、三平面、四平面搅拌头平面对搅拌摩擦焊稳态焊接阶段的温度场、峰值温度曲线和材料流动行为的影响。结果表明,多平面搅拌头的焊接热输入高于圆台搅拌头,在材料塑性流动范围、流动均匀性和有效焊缝等指标方面优于圆台搅拌头。搅拌头的平面特征在材料流动过程中能够起到明显的挤压作用,从而细化焊缝区的晶粒,提高焊接接头的力学性能。基于仿真和试验结果分析,揭示了焊接犁沟缺陷的成因,并提出了预防措施。     

成像电荷耦合器件双色热图像焊接温度场检测系统的标定

介绍成像电荷耦合器件（ＩＣＣＤ）双色热图像焊接温度场检测系统。为缩短图像数据处理时间,提高测量速度,提出一种标定方法,包括离线标定和在线标定。这种方法能够使每场测量时间从１ｓ缩短到０．５ｓ,而测量精度没有降低。     

硅橡胶模具与LOM原型的热耦合温度场数值模拟

分析了硅橡胶模具在热硫化成型过程中与LOM原型的热边界条件，介绍了硅橡胶模具与LOM原型热耦合温度场的数值模拟方法，并详述了其实施步骤，进而设计了该热耦合温度场的有限元模拟软件，并计算了一典型算例的边界热耦合情况。     

发动机活塞的热结构耦合分析

用ANSYS计算了该发动机活塞二维轴对称简化模型单独在燃气压力和燃气温度作用下以及在燃气压力和温度共同作用下的温度分布、应力和位移,并且计算了活塞三维1/4模型的温度场;最后对计算结果进行了全面的综合比较分析.     

搅拌摩擦焊接过程数值仿真的完全热力耦合模型

提出了搅拌摩擦焊接过程的完全热力耦合模型,以模拟AL6061-T6铝合金焊接构件在焊接过程中的温度场和材料变形情况,试验结果证明了该模型的有效性。计算结果显示,在焊接过程中,材料的最高温度低于熔点。在工件底面搅拌头后方存在一个低塑性应变区域,这是由搅拌摩擦焊接材料的特有流动形式所决定的。在工件上表面塑性应变的分布与试验中观测到焊接构件表面的环状纹理相似。     

搅拌摩擦焊的研究进展与应用

搅拌摩擦焊是利用一种特殊形式的搅拌头边旋转边前进,通过搅拌头与工件的摩擦产生热量,摩擦热使该部位金属处于热塑性状态,并在搅拌头的压力作用下从其前端向后部塑性流动,从而使待焊件压焊为一个整体。本文简要地介绍了搅拌摩擦焊的原理及其优缺点,重点介绍了搅拌摩擦焊在无损检测、有限元分析、极限条件、界面复合物、疲劳等方面的最新研究进展以及搅拌摩擦焊在航空航天领域、造船业、陆路交通工业中的应用现状,并展望了搅拌摩擦焊的研究前景。     

盘式制动器摩擦副热力场应力场耦合分析

盘式制动器以制动平稳、制动感良好等优点在汽车上得到广泛应用。其摩擦副温度、应力等多场耦合是设计和选材的重要参考。根据其结构特点和工作性能,以摩擦副的多场耦合为分析对象,建立其三维分析的有限元模型,采用非线性相关理论和分析方法,对制动器的工作过程进行模拟分析。分析结果可知制动器摩擦副的多场分布规律,在制动器的轴、径等两个方向上,温度场存在着明显的温度变化,与之对应的也有非常大的热应力。采用制动器实验进行模型验证,实测温度变化曲线与温度仿真曲线变化趋势一致,证明所建立的制动器仿真模型及分析结果的准确性与可靠性,为同类研究提供参考。     

基于ANSYS的湿式制动器摩擦盘温度场分析

湿式制动器工作时摩擦盘与对偶钢盘之间因摩擦产生大量热量,摩擦盘应力场和温度场的研究是其重要的研究方面。运用有限元软件ANSYS,采用间接耦合,在不同的制动强度下,研究该类型摩擦盘压应力的分布情况;根据摩擦盘在不同工况下的温度分布情况,考核制动器的热负荷、研究热弹性失稳现象。研究结果表明,由于摩擦盘所受压应力的不均匀分布,导致输入摩擦盘的热流密度不均,引起热机失稳现象发生。